基于FPGA的激光雷达回波信号采集卡设计

发布时间:2017-12-28 00:03

  本文关键词:基于FPGA的激光雷达回波信号采集卡设计 出处:《中国科学技术大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 激光雷达 FPGA 模数转换 数据采集 累加平均技术


【摘要】:激光雷达是一种主动向目标物发射激光光束,然后通过采集和分析目标物反射的回波信号来得到目标物信息的主动遥感探测设备。回波信号数据采集设备是激光雷达系统的关键部分,为了提高信噪比,回波信号数据采集设备应当具有滤波和高速数据累加功能,为了满足不同重复频率激光雷达的探测需求,累加过程的采集深度和累加次数等参数应当是可配置的。本文使用FPGA作为主控设备,设计了一个采样率为20MHz,具有滤波和硬件累加功能,且参数可配置的通用回波信号采集卡,具体的设计内容如下:1.首先分析了激光雷达回波信号中包括的主要噪声成分及其特性,推导了累加平均法对信噪比的改善程度,并给出了回波信号累加的三种方法。2.接着介绍了采集卡的硬件设计,其中对模拟板卡中的模数转化电路及其外围电路、信号调理电路、电平转换电路、RS232接口电路以及电源电路的设计做了详细的说明,此外还简要说明了数字板卡的结构和功能;3.然后给出FPGA的逻辑设计。这里介绍了 FPGA项目设计的方法与流程、给出了项目的顶层模块设计、分别详细介绍了 FPGA各个功能模块的结构原理和功能仿真的结果,并给出了整个逻辑设计时序仿真的波形图。4.最后对采集卡进行测试,包括对硬件累加功能、信噪比和带宽等性能参数的测试、在激光雷达平台上进行的现场测试以及与Licel的瞬态记录仪的对比测试。测试结果表明,该采集卡实现了基本的参数配置功能和累加功能,其信噪比为71.9dB。与国外某回波信号数据采集设备相比,该采集卡在高重复频率激光雷达中具有更远的探测距离和更高的信噪比。
[Abstract]:Laser radar is a kind of active remote sensing device that actively launches the laser beam to the target, and then obtains the target information by collecting and analyzing the echo signal reflected by the target. Echo signal data acquisition equipment is the key part of the laser radar system, in order to improve the SNR of echo signal, filtering and data acquisition equipment should have high speed data accumulation function, in order to meet the needs of different frequency detection laser radar, sampling depth and cumulative number of parameters such as accumulation process should be configured. This paper uses FPGA as the main control device, designed a sampling rate of 20MHz, with the hardware filter and the accumulation function, and the parameters of general echo signal acquisition card can be configured, the design of specific content as follows: 1. the first analysis of the laser radar echo signal including the main noise components and its characteristics, deduced the cumulative average method to the improvement of the signal-to-noise ratio, and gives three kinds of method of echo signal accumulation. 2. then introduced the hardware design of data acquisition card, the conversion circuit and its peripheral circuit, signal conditioning circuit, voltage conversion circuit, RS232 interface circuit and power circuit design in detail on the board in the simulation module, in addition to a brief description of the structure and function of digital board card; logic design 3. and then FPGA the. This paper introduces the method and process of FPGA project design, gives the top-level module design of the project, introduces the structure principle and functional simulation results of each functional module of FPGA in detail, and gives the waveform diagram of the whole logic design timing simulation. 4., the final collection card is tested, including hardware accumulation function, signal to noise ratio and bandwidth and other performance parameters, on-site testing on the lidar platform and comparison test with Licel transient recorder. The test results show that the acquisition card realizes basic parameter configuration function and accumulative function, and its signal to noise ratio is 71.9dB. Compared with a foreign echo signal acquisition device, the acquisition card has a higher detection distance and a higher signal to noise ratio in the high repetition frequency laser radar.
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN958.98;TN791

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;高精度声音和振动采集卡[J];仪表技术;2003年03期

2 万建华;;一种高速采集卡在环境模拟试验设备中的应用[J];电子产品可靠性与环境试验;2010年02期

3 林良有;张伟;;基于连续采样的水轮机空化噪声采集卡[J];仪表技术与传感器;2007年02期

4 徐勤建;梁媛;张朝晖;;随机脉冲信号采集卡的设计[J];电子设计工程;2010年07期

5 李亘军;徐丽杰;吴锦源;陈君;;16通道开关信号采集卡的研制[J];电子产品世界;2007年03期

6 朱翔明;刘书朋;陈林;;便携低功耗三维加速度采集卡的设计[J];电子测量技术;2008年10期

7 刘彦君;师奕兵;王志刚;田书林;;基于可重构方案的高速采集卡控制系统设计[J];科技创新导报;2008年30期

8 赵波;全厚德;吉兵;;基于多功能采集卡的2FSK调制与解调[J];微计算机信息;2007年10期

9 程军 ,郭庆波;一种简易PC采集卡的设计[J];电子技术;2002年02期

10 李汉钊;李骞;;高速大容量数据采集卡的研制[J];现代电子技术;2008年24期

相关会议论文 前1条

1 卢静;谷洪亮;许会;;LabVIEW采集卡驱动相关问题研究[A];第十一届沈阳科学学术年会暨中国汽车产业集聚区发展与合作论坛论文集(信息科学与工程技术分册)[C];2014年

相关重要报纸文章 前4条

1 山东 董海荣;都是采集卡惹的祸[N];中国电脑教育报;2005年

2 河南 李钊;教你选购DVD采集卡[N];电脑报;2002年

3 重庆 春风化雨;轻松采集数码影像[N];电脑报;2002年

4 陆建民;视频采集卡和VCD刻录经验谈[N];中国电脑教育报;2003年

相关硕士学位论文 前10条

1 李新强;基于FPGA的激光雷达回波信号采集卡设计[D];中国科学技术大学;2017年

2 陈福森;基于PCI-E数据采集卡设计[D];北京交通大学;2012年

3 刘晓光;基于PCI-E接口数据采集系统软件设计与实现[D];华中科技大学;2011年

4 叶林;基于FPGA红外图像预处理及采集卡控制逻辑设计[D];电子科技大学;2007年

5 王蓬;基于高速采集卡的伽马能谱仪设计[D];中国地质大学(北京);2011年

6 胡楠;基于PCI总线的光栅信号采集卡的设计开发与实现[D];河北大学;2007年

7 宋征;导管架式海洋平台声发射监测系统开发[D];北京化工大学;2010年

8 范宝军;基于Compact PCI总线的多路信号采集卡[D];哈尔滨工程大学;2013年

9 车震平;基于PCI总线的X光谱数据采集卡的设计与开发[D];重庆大学;2004年

10 孙婷;基于USB的制浆造纸过程虚拟检测平台研发[D];南京林业大学;2011年



本文编号:1343730

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/1343730.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户8d6c4***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com